3. Переходное затухание и защищённость между цепями, смонтированными из нескольких строительных длин

Кабельные линии монтируются из отдельных отрезков кабеля (строительных длин). В предположении одинаковых электрических параметров строительных длин кабелей и квадратичного закона сложения токов отдельных строительных длин величины переходного затухания на всей длине кабельной линии, выраженные через величины переходных затуханий на одной строительной длине кабеля, могут быть рассчитаны по следующим формулам:

на ближнем конце кабельной линии (A₀):

, дБ; (20)

на дальнем конце кабельной линии (A_l):

, дБ; (21)

защищённость на дальнем конце кабельной линии (A_зl):

, дБ, (22)

где:

- переходное затухание на ближнем конце строительной длины кабеля;

- переходное затухание на дальнем конце строительной длины кабеля;

α – километрический коэффициент затухания цепи, дБ/км;

s – строительная длина кабеля, км;

n – число строительных длин на кабельном участке.

Для обеспечения приемлемого качества связи значения A₀ и A_l для низкочастотных цепей связи должны быть не ниже 65 дБ на частоте f=800 Гц.

Изменение взаимных влияний в зависимости от частоты тока и длины кабельной линии. В симметричных цепях с увеличением частоты тока величина взаимных влияний между цепями возрастает, а переходное затухание и защищённость на обоих концах цепи, подверженной влиянию, (ближнем и дальнем) уменьшаются. Это обусловлено тем, что величина электрической и магнитной связи между взаимовлияющими цепями возрастает с увеличением частоты согласно соотношениям (1-9).

Более сложный характер изменения влияний между цепями наблюдается при изменении длины взаимовлияющих цепей. Так переходное затухание на ближнем конце до определённой длины сначала уменьшается, а затем волнообразно изменяется относительно некоторого значения, что объясняется большим затуханием и различной фазой токов, то есть геометрическим сложением токов, поступающих с отдельных участков цепи, подверженной влиянию.

Токи влияния на дальнем конце цепи, поступающие с отдельных участков цепи, подверженной влиянию, имеют одинаковый путь пробега и фазы и при одинаковых электрических параметрах взаимовлияющих цепей складываются арифметически. Поэтому защищённость между взаимовлияющими цепями на дальнем конце уменьшается с увеличением длины цепей. По той же причине снижается и переходное затухание на дальнем конце цепи. Однако с увеличением длины цепей возрастает их собственное затухание, поэтому до некоторой длины взаимовлияющих цепей переходное затухание на дальнем конце снижается, а затем возрастает.

4. Методика симметрирования низкочастотных кабелей

Параметры влияний в реальных кабельных линиях могут значительно превышать допустимые значения. Поэтому в процессе строительства или реконструкции кабельных линий выполняют симметрирование, т.е. осуществляют систему мероприятий, направленных на уменьшение взаимных влияний между цепями и уменьшение влияний от внешних электромагнитных полей.

Сущность симметрирования состоит в том, что токи влияния, вызванные электрическими и магнитными связями между цепями кабеля на одном участке кабеля компенсируются токами, наведёнными на последующем участке или компенсируются искусственно созданными токами противоположного направления в цепи, подверженной влиянию. Симметрированию подлежат кабели звёздной скрутки типа ТЗ, ТПП, ТГ при их длине более 1 км. Для кабелей местных сетей с парной скруткой жил норма переходного затухания на частоте 800 Гц обеспечивается без симметрирования. Важным условием обеспечения эффективности симметрирования являются подготовительные работы: измерения в строительных длинах постоянным и переменным током и группирование строительных длин кабеля перед прокладкой. По результатам группирования строительных длин кабеля составляют укладочную ведомость на усилительном участке (рис. 6). Следует различать два понятия: конец строительной длины кабеля А (или Б) и конец стороны А (или Б).

Концом А строительной длины кабеля называют тот, у которого жилы в четвёрке располагаются по движению часовой стрелки в следующем порядке: красная – зелёная – белая – синяя. На конце Б соответственно располагаются красная – синяя – белая – зелёная жилы. При этом не имеет значения, где находится конец кабеля на барабане – вверху или внизу.

Рис. 6. Обозначение концов кабеля при строительстве кабельной магистрали

Концом стороны А принято называть кабель, входящий в данный котлован (колодец, пункт) со стороны центра или пункта с низшим номером. В зависимости от направления размотки кабеля при прокладке это может быть либо конец А, либо конец Б.

Симметрирование низкочастотных кабелей выполняется в три этапа:

1. внутри шагов симметрирования;

2. при соединении шагов симметрирования между собой;

3. на смонтированном усилительном участке.

При симметрировании внутри шага симметрирования, как правило, применяют схемы скрещивания в одной или трёх точках, и только в случае необходимости дополнительно включают конденсаторы.

Выбор схемы симметрирования внутри шага зависит от числа симметрирующих муфт и от значений коэффициентов связи, которые не должны превышать в строительных длинах норм, указанных в табл. 1. При этом шаг симметрирования низкочастотных непупинизированных цепей составляет от 1 до 4 км в зависимости от величин ёмкостных связей в строительных длинах и длины линии.

Шаги симметрирования следует соединять в направлении от концов усилительного участка к его середине. Среднюю муфту монтируют последней. При симметрировании в одной точке (муфте) можно уменьшить связи в шаге в среднем на 30%, в трёх точках – примерно вдвое. Семиточечная схема симметрирования внутри шага симметрирования приведена на рис. 7.

Рис. 7. Семиточечная схема симметрирования

Метод скрещивания заключается в компенсации электромагнитных связей одного участка кабельной линии связями другого путём соединения жил этих участков кабеля напрямую (электромагнитные связи алгебраически складываются) или со скрещиванием (электромагнитные связи алгебраически вычитаются).

Поясним принцип компенсации ёмкостных связей. Например, если измерениями установлено, что ёмкостная асимметрия между цепями в четвёрке одного куска кабеля =35 пФ, а другого =30 пФ, то при соединении этих четвёрок в промежуточной муфте без скрещивания результирующий параметр пФ, а если жилы одной пары скрестить, то пФ. При скрещивании первой пары изменяется знак и у асимметрии e₁. Если скрестить жилы только второй цепи, то значение остается таким же, но знак изменится у e₂. Когда нет искусственных цепей, число возможных комбинаций скрещивания равно 4. Выбор схем скрещивания, условно обозначаемым так называемым оператором скрещивания, производится по табл. 2, характеризующей воздействие той или иной схемы скрещивания (оператора) на результирующий коэффициент ёмкостной асимметрии k₁, e₁, e₂. Оператор точка ( ) означает соединение жил одинакового цвета, а оператор крест ( ) – соединение жил с разным цветом внутри пары.

Анализируя значения результирующих коэффициентов при различных операторах, выбирают такой оператор, при котором значения остаточных связей минимальны.

Таблица 2

Симметрирование скрещиванием осуществляется в муфтах, которые называются симметрирующими.

На втором этапе симметрирования (при соединении между собой шагов симметрирования) выбирают такие операторы скрещивания, которые дают наибольшее значение переходного затухания между цепями. Муфты, в которых соединяют шаги симметрирования, называют стыковыми.

Если после второго этапа симметрирования переходное затухание между некоторыми комбинациями цепей остаётся не в норме, то в этом случае производят концентрированное симметрирование на усилительном участке.